《芳烃芳香性》PPT课件.ppt

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1、第十章 芳烃 芳香性一、一、芳烃的特点与分类芳烃的特点与分类二、二、芳烃的构造异构和命名芳烃的构造异构和命名三、三、苯的结构苯的结构四、四、芳烃的来源芳烃的来源五、五、芳烃的物理性质芳烃的物理性质六、六、单环芳烃的化学性质单环芳烃的化学性质七、七、苯环上取代反应定位规则苯环上取代反应定位规则八、八、稠环芳烃稠环芳烃九、九、芳香性芳香性十、十、富勒烯富勒烯十一、十一、多官能团的命名多官能团的命名一、芳烃的特点与分类一、芳烃的特点与分类1 1、芳烃的特点、芳烃的特点、芳烃的特点、芳烃的特点 芳芳 烃烃 是是 芳芳 香香 族族 碳碳 氢氢 化化 合合 物物 的的 简简 称称，亦亦 称称 芳芳 香香

2、烃烃。一般是指分子中含苯环结构的碳氢。一般是指分子中含苯环结构的碳氢化合物化合物,其其 显显 著著 特特 点点 是是：A、高度不饱和性高度不饱和性B、不易进行加成反应和氧化反应，易进行取代反应不易进行加成反应和氧化反应，易进行取代反应C、成环原子间的键长趋于平均化成环原子间的键长趋于平均化D、环型环型电子离域体系由电子离域体系由4n+2个个电子构成，即符电子构成，即符合合Hckel规则规则2、分类、分类a、单环芳烃、单环芳烃b、多环芳烃、多环芳烃c、稠环芳烃、稠环芳烃 苯苯 邻二甲苯邻二甲苯 1,2-二苯乙烷二苯乙烷 萘萘乙苯乙苯叔丁苯叔丁苯苯乙烯苯乙烯(E)-1,2-二苯乙烯二苯乙烯1,3,

3、5-三苯基苯三苯基苯 蒽蒽 菲菲二、芳烃构造异构和命名1、构造异构、构造异构 分侧链异构和位置异构两种情况：分侧链异构和位置异构两种情况：正丁苯正丁苯侧链异构侧链异构仲丁苯仲丁苯异丁苯异丁苯叔丁苯叔丁苯1,2,3-三甲苯三甲苯连三甲苯连三甲苯位置异构位置异构1,2,4-三甲苯三甲苯 偏三甲苯偏三甲苯1,3,5-三甲苯三甲苯 均三甲苯均三甲苯2、芳烃的命名、芳烃的命名 a.a.单环芳烃常以苯环为母体，烷基作为取代基：单环芳烃常以苯环为母体，烷基作为取代基：1-甲基甲基-2-乙基苯乙基苯 1,3-二甲苯二甲苯(间二甲苯间二甲苯)1-乙基乙基-4-丙基苯丙基苯2-2-甲基甲基-4-4-苯基戊烷苯基戊

4、烷b.b.多环芳烃或当侧链较复杂时，多环芳烃或当侧链较复杂时，也可以把苯环作为取代基：也可以把苯环作为取代基：2,3-二甲基二甲基-1-苯基苯基-1-己烯己烯1,4-二乙烯苯二乙烯苯(对二乙烯苯对二乙烯苯）对苯二乙烯对苯二乙烯c 当苯环上连有当苯环上连有-COOH，-SO3H，-NH2，-OH，-CHO，-CH=CH2或或R较复杂时，则把苯较复杂时，则把苯环作为取代基。环作为取代基。d.芳烃去掉一个氢原子剩下部分为芳基：芳烃去掉一个氢原子剩下部分为芳基：苯基苯基(Phenyl)(Ph）苯甲基苯甲基(苄基苄基)(Benzyl)(Bz)2-甲苯基甲苯基邻甲苯基邻甲苯基3-甲苯基甲苯基间甲苯基间甲苯

5、基4-甲苯基甲苯基对甲苯基对甲苯基3二元取代苯的命名二元取代苯的命名取代基的位置用邻、间、对或取代基的位置用邻、间、对或1，2；1，3；1，4表示。表示。三、苯的结构C6H6:正六边形、共平面正六边形、共平面键角键角120键长键长nm（C-C:0.154nm,C=C:0.134nm）氢化热低氢化热低（208.53x119.3）苯具有特殊稳定性苯具有特殊稳定性1、价键理论：、价键理论：未参与杂化的参与杂化的P P轨道都垂直与碳环平面，彼此侧面重叠，形轨道都垂直与碳环平面，彼此侧面重叠，形成一个封闭的共轭体系，由于共轭效应使成一个封闭的共轭体系，由于共轭效应使电子高度离域，电子高度离域，电子云完全

6、平均化，故无单双键之分。电子云完全平均化，故无单双键之分。四、芳烃的来源1、从煤焦油中分离、从煤焦油中分离 2、从石油裂解产物中分离、从石油裂解产物中分离 3、芳构化、芳构化1、从煤焦油中分离、从煤焦油中分离:酚油酚油170-210170-210：异丙苯、：异丙苯、均四甲苯均四甲苯等等萘油萘油210-230210-230：萘、：萘、甲基萘、甲基萘、二甲基萘二甲基萘等等洗油洗油230-300：联苯、：联苯、苊、苊、芴芴等等蒽油蒽油230-300：蒽、菲等：蒽、菲等轻油轻油ClBrIc芳烃活性：烷基苯苯卤代苯芳烃与卤素作用生成卤代芳烃芳烃与卤素作用生成卤代芳烃d.烷基苯和卤代苯的卤代物主要为邻对位

7、异构体烷基苯和卤代苯的卤代物主要为邻对位异构体乙、硝化反应芳烃与混酸作用，芳环上芳烃与混酸作用，芳环上H原子被硝基取代生成硝基取代芳烃原子被硝基取代生成硝基取代芳烃a.硝化剂：浓硝化剂：浓HNO3+浓浓H2SO4（简称混酸）（简称混酸）b.底物活性：烷基苯底物活性：烷基苯苯苯硝基苯硝基苯丙、磺化反应芳芳烃烃与与浓浓H2SO4作作用用，芳芳环环上上H原原子子被被磺磺（酸酸）基基-SO3H取取代代生生成芳磺酸成芳磺酸a.磺化剂：磺化剂：浓浓H2SO4 或或 发烟发烟H2SO4b.底物活性：烷基苯底物活性：烷基苯苯苯苯磺酸苯磺酸 0 43%53%43%53%4%4%100100 13%13%79%7

8、9%8%8%磺化反应是可逆的，苯磺酸与水共热时可水解脱下磺酸基。此反应常用于有机合成上控制环上某一位置不被其它此反应常用于有机合成上控制环上某一位置不被其它基团取代，或用于化合物的分离和提纯。基团取代，或用于化合物的分离和提纯。丁、Friedel-Crafts 反应在催化剂作用下，芳烃中芳环上氢原子被烷基或酰基取代的反应在催化剂作用下，芳烃中芳环上氢原子被烷基或酰基取代的反应b.常用烷基化剂：卤代烃、烯烃（醇）常用烷基化剂：卤代烃、烯烃（醇）c.常用酰基化剂：酰卤、酸酐（酸）常用酰基化剂：酰卤、酸酐（酸）d.芳芳环环上上不不能能连连有有强强吸吸电电基基(-NO2、-CN、-COR、-SO2R)

9、e.烷基化对吸电基更敏感烷基化对吸电基更敏感a.常用催化剂：常用催化剂：AlCL3、FeCl3、ZnCl2、(HF、BF3、H2SO4)f.烷基化时易发生烷基化时易发生多烷基化多烷基化、可逆可逆、重排重排反应反应g.酰基化不可逆，产物单一酰基化不可逆，产物单一戊、氯甲基化 在无水在无水ZnCl2存在下，芳烃与甲醛及存在下，芳烃与甲醛及HCl作用，芳作用，芳环上氢原子被氯甲基（环上氢原子被氯甲基（CH2Cl）取代）取代 与烷基化反应相似，芳环上不能连有强吸电基。与烷基化反应相似，芳环上不能连有强吸电基。实际操作中可以用多聚或三聚甲醛代替甲醛实际操作中可以用多聚或三聚甲醛代替甲醛CH2Cl 可以方

10、便的转化为可以方便的转化为CH3、CH2OH、CH2CN、CH2COOH、CH2N(CH3)22 2、芳环上亲电取代反应机理、芳环上亲电取代反应机理甲、甲、硝化硝化 乙、乙、卤化卤化 丙、丙、磺化磺化 丁、丁、烷基化和酰基化烷基化和酰基化 戊、戊、氯甲基化氯甲基化-络合物络合物-络合物络合物 取代苯取代苯甲、硝化反应机理乙、卤化反应机理丙、磺化反应机理丁、烷基化机理烷基化试剂也可是烯烃或醇。烷基化试剂也可是烯烃或醇。3 3、加成反应、加成反应甲、加氢甲、加氢乙、加氯乙、加氯六六六有多少种立体异构体？六六六有多少种立体异构体？8种种4 4、氧化反应、氧化反应 顺丁烯二酸酐（顺酐）顺丁烯二酸酐（顺

11、酐）目目前前工工业业上上常常采采用用丁丁烯烯或或丁丁烷烷催催化化氧氧化化法法制制顺顺酐。顺酐是不饱和树脂工业的重要原料。酐。顺酐是不饱和树脂工业的重要原料。苯环一般不易氧化，在特定激烈的条件下，苯环可被氧化破环。苯环一般不易氧化，在特定激烈的条件下，苯环可被氧化破环。例如：例如：烷基苯（有烷基苯（有-H时）侧链易被氧化成羧酸。时）侧链易被氧化成羧酸。常用氧化剂为常用氧化剂为KMnO4、浓、浓HNO3、K2CrO4+H2SO4 当与苯环相连的侧链碳（当与苯环相连的侧链碳（-C-C）上无氢原子（）上无氢原子（-H）时，该侧链不能被氧化时，该侧链不能被氧化 苯酐用于制备不饱和树脂，苯酐用于制备不饱和树脂，均苯四甲酸二酐用于制备聚酰亚胺树脂。均苯四甲酸二酐用于制备聚酰亚胺树脂。